Что такое флуоресцентный волоконно-оптический датчик температуры?
Позиционирование продукта
Этот датчик подходит для пользователей, которым нужен волоконно-оптический датчик температуры, флуоресцентный волоконно-оптический датчик температуры, оптический датчик температуры с пожизненным сроком службы, датчик температуры обмотки трансформатора или датчик температуры распределительного устройства.
Принцип измерения времени жизни флуоресцентного послесвечения
Чувствительный наконечник содержит флуоресцентный материал. При возбуждении светом он излучает сигнал послесвечения. Послесвечение постепенно затухает, а время затухания зависит от температуры. Контрольное устройство регистрирует это время затухания и преобразует его в значение температуры.
Оптическое возбуждение
Устройство мониторинга посылает световой импульс по оптическому волокну к датчику.
Возврат сигнала послесвечения
Флуоресцентный материал после возбуждения излучает обратный оптический сигнал.
Пожизненное обнаружение
Устройство мониторинга анализирует время затухания обратного сигнала, а не полагается исключительно на уровень сигнала.
Расчет температуры
Время распада преобразуется в показание температуры на основе калибровочных данных.
Почему так важно измерять продолжительность жизни
На измерения с использованием метода «Lifetime» в меньшей степени влияют колебания оптической мощности, потери в разъемах, изгиб волокна и старение источника света, чем на оптические измерения, основанные на интенсивности. Благодаря этому данный метод широко применяется для долгосрочного промышленного мониторинга температуры.
Основные преимущества метода измерения времени жизни флуоресценции
Стабильные измерения во временной области
Измерение основано на времени затухания флуоресценции, что способствует повышению стабильности при изменении уровня оптического сигнала в ходе длительной эксплуатации.
Электрическая изоляция в точке измерения
Датчик имеет оптическую конструкцию и является изолированным, благодаря чему он подходит для использования в силовом оборудовании, где прокладка проводов для передачи электрических сигналов может создавать проблемы с изоляцией.
Защита от электромагнитных помех
Тракт оптического волокна не подвержен электромагнитным помехам, что имеет важное значение при использовании в трансформаторах, распределительных устройствах и генераторах.
Компактный точечный датчик
Датчик предназначен для локального измерения горячих точек и может быть адаптирован для использования в узких пространствах, встроенных положениях, точках контакта с поверхностью или в компактных корпусах.
Гибкие возможности установки
Оптическое волокно позволяет разместить точку измерения внутри высоковольтного оборудования, в то время как контрольное устройство устанавливается в более безопасном и доступном месте.
Технические характеристики
| Пункт спецификации | Стандартная / Дополнительная конфигурация |
|---|---|
| Название продукта | Флуоресцентный волоконно-оптический датчик температуры |
| Тип датчика | Точечный оптический датчик температуры |
| Принцип измерения | Измерение температуры по времени затухания флуоресценции |
| Тип сигнала в точке измерения | Оптический сигнал |
| Диапазон температур | от -40 °C до +260 °C |
| Точность | от ±0,5 °C до ±1 °C |
| Резолюция | 0,1 °C |
| Время отклика | Менее 1 секунды |
| Диаметр зонда | от 2 мм до 3 мм, настраиваемый |
| Длина волокна | от 0 м до 80 м, настраиваемый |
| Тип волокна | Оптическое волокно из кварца |
| Конструкция зонда | Стандартные, миниатюрные, бронированные, для настенного монтажа или изготовленные по индивидуальному заказу |
| Материал корпуса | Нержавеющая сталь, изолированная втулка, бронированная конструкция или корпус, изготовленный по индивидуальному заказу |
| Электрическая изоляция | Электроизолирующая датчиковая структура |
| Высоковольтная стойкость | Свыше 100 кВ |
| Защита от электромагнитных помех | Подходит для использования в условиях сильных электромагнитных помех |
| Срок службы | Более 25 лет |
| Типичные области применения | Обмотка трансформатора, контакт коммутационного оборудования, соединение шин, кабельный наконечник, разъем RMU, шкаф ГИС, обмотка генератора |
| Совместимое устройство | Одноканальное или многоканальное волоконно-оптическое устройство контроля температуры |
| Настройка | Диаметр зонда, длина волокна, чувствительный наконечник, корпус, разъем и монтажная конструкция |
Структура продукта
Флуоресцентный датчик
Измерительный наконечник содержит флуоресцирующее вещество и устанавливается в нужной точке измерения.
Оптическое волокно из кварца
Оптическое волокно передаёт возбуждающий свет и обратные флуоресцентные сигналы между зондом и контрольным устройством.
Корпус зонда с теплоизоляцией
Корпус зонда может быть выполнен с изолирующей конструкцией для установки в высоковольтное оборудование.
Защитный корпус
Корпус можно выбрать с учетом требований к механической защите, маслостойкости, способу монтажа и конструкции оборудования.
Интерфейс устройства мониторинга
Датчик работает в сочетании с волоконно-оптическим устройством контроля температуры, которое обеспечивает возбуждение, регистрацию сигнала, расчет температуры и вывод результатов.
Сравнение с GaAs, интенсивность флуоресценции и температурные датчики на основе FBG
Различные технологии оптического измерения температуры используют разные механизмы формирования сигнала. Оптимальный выбор зависит от того, требуется ли в конкретной задаче точечное измерение горячих точек, многоточечное зондирование, обнаружение по интенсивности или демодуляция по длине волны.
| Позиция для сравнения | Датчик времени жизни флуоресценции | Оптический датчик на основе GaAs | Датчик интенсивности флуоресценции | Датчик FBG |
|---|---|---|---|---|
| Принцип | Время затухания флуоресцентного послесвечения | Оптическое поглощение в полупроводниках | Интенсивность флуоресцентного сигнала | Сдвиг длины волны по Брэггу |
| Сигнальная основа | Сигнал затухания во временной области | Изменение оптического поглощения | Интенсивность отраженного света | Изменение длины волны |
| Влияние оптических потерь | Низкий | Зависит от системы | Относительно высокий | Требуется демодуляция по длине волны |
| Измерение точечной зоны повышенной активности | Очень подходит | Подходит для конкретных конструкций | Подходит для случаев, когда оптический путь стабилен | Возможно, но часто используется для сенсорных сетей на основе решеток |
| Высоковольтное электрооборудование | Подходит для измерения температуры в отдельных точках с изоляцией | Зависит от дизайна упаковки | Зависит от упаковки и оптической стабильности | Требует тщательного контроля натяжения и температуры |
| Типичная причина выбора | Измерение температуры в стабильной точке в условиях воздействия высоковольтных электромагнитных помех | Оптическое измерение температуры полупроводников | Простой оптический отклик, основанный на интенсивности | Оптические датчики на основе длины волны и многоточечный мониторинг |
Преимущество перед методом измерения интенсивности флуоресценции
Измерение интенсивности флуоресценции более непосредственно зависит от силы отраженного света. Измерение времени жизни основано на времени затухания, поэтому оно менее чувствительно к оптическим потерям и колебаниям силы сигнала.
Преимущество перед FBG при измерении компактных точечных параметров
Датчики FBG широко используются в волоконной сенсорике, основанной на измерении длины волны. Зонды, основанные на времени жизни флуоресценции, более подходят для компактных точечных зон, где основными требованиями являются изоляция, устойчивость к электромагнитным помехам и локализованные измерения.
Преимущество перед GaAs при мониторинге электрических «горячих точек»
Оптический датчик на основе GaAs использует характеристики поглощения полупроводника. Датчик на основе времени жизни флуоресценции представляет собой практичную структуру датчика для точечного измерения температуры при высоком напряжении в электрооборудовании.
Сравнение с датчиками PT100 и термопарами
Датчики PT100 и термопары широко используются в промышленности для измерения температуры. Флуоресцентные оптические датчики, как правило, выбирают в тех случаях, когда в точке измерения требуется оптическая изоляция и защита от электромагнитных помех.
| Позиция для сравнения | Флуоресцентный оптоволоконный датчик температуры | Датчик PT100 / термопара |
|---|---|---|
| Сигнал в точке измерения | Оптический сигнал | Электрический сигнал |
| Электрическая изоляция | Изолирующая оптическая структура | Требуется проектирование теплоизоляции и защита электропроводки |
| Устойчивость к электромагнитным помехам | Устойчив к электромагнитным помехам | Может подвергаться воздействию в условиях сильных электромагнитных помех |
| Типичная среда | Высоковольтное и чувствительное к электромагнитным помехам оборудование | Традиционные промышленные методы измерения температуры |
| Типичная точка измерения | Намоточный, контактный, шинный, кабельный клеммник, разъем RMU | Шкаф, поверхность оборудования, технологическое оборудование |
| Логика отбора | Выберите вариант, если требуются теплоизоляция и защита от электромагнитных помех | Определите, в каких случаях допустимо использование электрических датчиков |
Области применения
Измерение температуры обмоток трансформатора
Датчик можно установить вблизи зон повышенной температуры обмоток трансформатора для непосредственного оптического измерения температуры в трансформаторах сухого или масляного типа.
Типичные точки измерения трансформатора
- Точка перегрева в обмотке трансформатора сухого типа
- Точка перегрева в обмотке масляного трансформатора
- Внутренняя точка измерения температуры при высоком напряжении
- Зона специальных обмоток трансформатора
Контроль температуры контактов распределительного устройства
Датчик можно использовать вблизи контактов автоматических выключателей, подвижных и неподвижных контактов, а также в местах соединений в шкафу, где может возникать локальный перегрев.
Типичные точки измерения в распределительных устройствах
- Контакт автоматического выключателя
- Соединение шин
- Кабельный наконечник
- Контакт разъединителя
- Точка подключения высоковольтного шкафа
Обнаружение «горячих точек» в соединениях шин
Датчик можно использовать для непосредственного локального контроля температуры в местах соединения медных шин и в точках подключения, где протекают сильные токи.
Мониторинг кабельных соединений и кабельных наконечников
Датчик можно использовать в компактных зонах кабельных соединений, где важны такие факторы, как изоляция, пространство в шкафу и мониторинг локальных перегревов.
Контроль температуры разъема главного блока кольцевой сети
Для разъемов RMU и мест подключения изолированных кабельных разъемов можно выбрать миниатюрные или изготовленные по индивидуальному заказу конструкции датчиков.
Мониторинг температуры в шкафу ГИС
Датчик можно использовать в определённых местах установки шкафов ГИС, где требуется оптическая изоляция и стабильная передача сигнала.
Измерение температуры обмотки генератора
Датчик позволяет проводить оптическое измерение температуры в зонах обмоток генератора, подверженных сильным электромагнитным помехам.
Параметры настройки
Диаметр зонда
Датчик можно адаптировать для использования в узких зазорах, встроенных положениях, точках поверхностного контакта и компактных электрических шкафах.
Длина волокна
Длина волокна может быть рассчитана с учётом расстояния между точкой измерения и устройством мониторинга.
Конструкция датчика
Измерительный наконечник может быть выполнен для поверхностного контакта, встроенного измерения, установки в обмотку или измерения на большой глубине.
Жилье и защита
Можно выбрать различные конструкции корпусов в зависимости от механической прочности, требований к теплоизоляции, маслостойкости и способа монтажа.
Способ крепления
В зависимости от места измерения можно выбрать конструкции для накладного монтажа, встраиваемые, бронированные, изолированные, а также конструкции, разработанные специально для конкретного проекта.
Совместимые устройства мониторинга
Датчик работает с оптоволоконными устройствами контроля температуры, которые обеспечивают функции подачи возбуждающего света, детектирования сигнала, расчета температуры, отображения, сигнализации и вывода данных.
Одноканальное устройство
Подходит для одной точки измерения или одного настраиваемого положения «горячей точки».
Многоканальное устройство
Подходит для использования в нескольких точках измерения в трансформаторах, распределительных устройствах, шинах, кабельных клеммах или в комплексных системах мониторинга электрооборудования.
Системная интеграция
В зависимости от выбранного устройства мониторинга система может подключаться к локальным панелям, устройствам сигнализации или платформам мониторинга более высокого уровня.
Как выбрать подходящий датчик
Подтвердить оборудование
Определите, для какого оборудования будет использоваться щуп: для трансформатора, распределительного устройства, шинопровода, кабельного соединения, блока RMU, газоизолированной системы (GIS), генератора или другого оборудования.
Подтвердите точку измерения
Определите точное местоположение точки или поверхности, подлежащей измерению.
Проверьте место для установки
Проверьте доступное пространство, способ крепления, маршрут прокладки и требования к механической защите.
Подтвердить работу системы мониторинга
Выберите подходящее устройство мониторинга с учетом количества точек измерения и требований к выходной мощности системы.
Проверьте рабочую среду
Необходимо учитывать уровень напряжения, изоляционное расстояние, среду с маслом, механические нагрузки и условия длительной эксплуатации.
Рекомендации по выбору зонда
| Обязательные данные | Пример |
|---|---|
| Тип оборудования | Трансформатор, распределительное устройство, шинопровод, кабельное соединение, блочное распределительное устройство (RMU), газоизолированная подстанция (GIS) или генератор |
| Точка измерения | Место намотки, точка соприкосновения, соединение шин, кабельный наконечник или штекерное соединение |
| Количество точек измерения | Один пункт или несколько пунктов |
| Конструкция установки | Встраиваемые, для поверхностного монтажа, бронированные, изолированные или изготовленные по индивидуальному заказу |
| Система мониторинга | Одноканальное или многоканальное устройство |
| Условия эксплуатации | Высокое напряжение, масляная среда, компактный корпус, сильные электромагнитные помехи или длительная эксплуатация |
Часто задаваемые вопросы
Что такое флуоресцентный волоконно-оптический датчик температуры?
Это точечный оптический датчик температуры, в котором для измерения локальной температуры используется метод измерения времени жизни флуоресцентного послесвечения.
Как работает измерение температуры по времени жизни флуоресценции?
Флуоресцентный материал после оптического возбуждения излучает сигнал послесвечения. Устройство мониторинга рассчитывает температуру по времени затухания этого сигнала.
Почему измерение времени жизни более стабильно, чем измерение интенсивности?
При измерении времени жизни основное внимание уделяется времени затухания, а не абсолютной интенсивности сигнала, поэтому на него в меньшей степени влияют оптические потери и колебания интенсивности света.
Чем это отличается от измерения температуры с помощью FBG?
Датчики FBG используют сдвиг длины волны, а флуоресцентные зонды — время затухания послесвечения. Флуоресцентные зонды особенно хорошо подходят для компактного точечного измерения горячих точек.
Чем это отличается от оптического зондирования на основе GaAs?
В датчиках на основе GaAs используются характеристики поглощения полупроводника. Датчики, основанные на времени жизни флуоресценции, используют время затухания флуоресценции материала и подходят для мониторинга точечных электрических горячих точек.
Подходит ли этот щуп для обмоток трансформатора?
Да. Его можно использовать для измерения точек перегрева в обмотках трансформатора, если конструкция датчика соответствует конструкции обмотки и изоляции.
Можно ли его использовать в распределительных устройствах?
Да. Его можно использовать для контактов, соединений шин, кабельных клемм и других мест повышенного нагрева в шкафу.
Можно ли настроить зонд под свои нужды?
Да. Конструкцию датчика можно адаптировать с учётом точки измерения, монтажного пространства и условий эксплуатации оборудования.
Какое устройство мониторинга необходимо?
Датчик должен работать в сочетании с волоконно-оптическим устройством контроля температуры, которое обеспечивает возбуждение, регистрацию сигнала и вывод данных о температуре.
Какая информация необходима для отбора?
Как правило, необходимо указать тип оборудования, точку измерения, конструкцию установки, количество точек мониторинга и условия эксплуатации.
Флуоресцентный волоконно-оптический датчик температуры для высоковольтного оборудования
Флуоресцентный волоконно-оптический датчик температуры обеспечивает оптическое, изолированное и устойчивое к электромагнитным помехам точечное измерение температуры в высоковольтном электрооборудовании. Благодаря принципу измерения на основе послесвечения, основанному на сроке службы датчика, он подходит для обмоток трансформаторов, контактов распределительных устройств, соединений шин, кабельных клемм, разъемов RMU, шкафов GIS и обмоток генераторов, где требуется стабильный мониторинг локальных горячих точек.
